土地規劃數據庫管理系統設計與應用研究

[摘 要]隨著城市建設不斷發展，土地的級別與相關信息也會動態變化，而且變化周期越來越短。因此，動態更新各類土地基本信息已成為科學管理土地的日常性工作，并逐漸成為基礎性工作。如何開發新一代的土地規劃信息系統，完善空間數據管理方法，提升軟件的可擴展性，便成為亟待解決的問題。本文首先分析了土地規劃數據庫管理系統開發的應用前景，然后從系統設計的需求，以及數據庫管理子系統、ArcSDE矢量數據入庫等方面加以分析，對系統的設計理念進行論述。

[關鍵詞] 土地規劃; 數據庫管理系統; 設計與應用

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2010 . 20 . 021

[中圖分類號]D630; TP315 [文獻標識碼]A[文章編號]1673 - 0194(2010)20- 0057- 03

1土地規劃數據庫管理系統的應用前景分析

目前，《新疆維吾爾自治區土地利用總體規劃(2006-2020年)》已通過國土資源部審查，地(州、市)、縣(市)、鄉(鎮)級土地利用總體規劃工作正在啟動當中，土地規劃數據庫管理系統依據《縣(市)級土地利用規劃數據庫標準(試行)》設計和應用，以實現各級土地利用規劃數據庫的網絡互聯和信息共享。

在土地利用規劃與地區經濟發展決策方面，發達國家大多數都已完成基于GIS和Internet技術的國家級土地信息系統建設，并發揮了重要的支持作用。例如，美國、加拿大、荷蘭和澳大利亞的土地信息系統建設已經作為國家基礎地理信息系統(NSDI)建設的重要組成部分。在國內，土地信息系統建設由于涉及大量的空間數據計算與分析，計算復雜，工作量大，各部門單位使用的數據格式不一樣，平臺也不統一，因此在數據共享和互操作等方面存在一定的問題。對于土地規劃系統信息化的研究多集中在我國的發達城市，例如武漢瑞得信息工程有限責任公司開發的瑞得土地利用規劃系統(RDLP)、南方數碼公司開發的南方土地利用規劃信息系統等，而土地管理的信息化建設對于欠發達的西部地區卻相對落后。因此如何利用新的GIS技術，開發出新一代的土地規劃信息系統，完善空間數據管理方法，提升軟件的可擴展性，使它能在不同的城市根據用戶不同的需要擴展相應的功能具有十分重要的意義。

2系統設計的需求分析

(1) 功能性需求。土地規劃數據庫管理系統需要滿足如下功能需求:①標準數據入庫;②海量數據管理(數據查詢、數據瀏覽、空間集成數據無縫瀏覽);③數據更新功能;④數據檢查功能;⑤數據查詢統計分析功能;⑥土地利用規劃數據制圖與輸出功能;⑦系統維護功能(身份管理、權限設定)。根據實際需要，國家土地規劃數據庫管理系統可以劃分為以下幾個模塊:數據入庫模塊、數據瀏覽模塊、數據查詢模塊、數據統計分析模塊、數據檢查模塊、數據更新與維護模塊、制圖與輸出模塊和系統維護模塊。(2)用戶界面需求。系統采用Client/Server的體系架構和標準的Windows界面設計。主要界面元素由菜單、工具欄、狀態欄、可視化客戶區、系統對話框等構成;系統要求符合傳統的Windows操作習慣。(3)安全保密需求。根據《全國國土資源信息網絡系統安全管理規定》的要求，本系統在日常運行、管理與維護工作中將制定具體的安全管理規定及相關制度，做到專人專職專責負責，保障系統的安全運行。

3系統設計開發

3.1 數據庫管理子系統

數據庫管理子系統主要包含的功能模塊有:數據質檢、規劃成果數據入庫(規劃空間數據入庫、規劃指標數據入庫、規劃報告數據入庫、元數據入庫)、數據更新、數據編輯、數據管理(數據查詢、錄入、刪除、更新，元數據編目與查詢，歷史數據管理)、數據查詢(空間位置查詢、屬性查詢)、空間分析(統計分析、緩沖區分析、空間關系分析)、數據輸出(符號化、專題制圖、統計查詢結果輸出)等。數據庫管理子系統功能結構如圖1所示。

(1) 數據入庫。包括:①空間數據。需要入庫的數據包括各行政區域的空間數據、指標表數據、元數據以及文檔數據。空間數據主要包括各行政區劃單位的數字線劃數據(PGDB格式數據)，PGDB格式數據的數據結構如表1所示。系統支持多種類型的數據入庫:矢量數據、柵格數據、成果資料數據、元數據、斷面點數據。矢量數據入庫支持的數據格式有:Shape File，Coverage，以及以個人空間數據庫存儲的矢量數據。支持多幅批量入庫，多幅批量入庫時，可以使用數據入庫對照表，來減少或避免數據入庫時大量的數據重命名工作。柵格數據入庫滿足以IMAGE，GRID，TIFF等ArcGIS常用格式存儲的數字高程模型數據和衛星遙感影像數據的入庫，入庫時支持多幅影像的鑲嵌。元數據入庫工具用于數字線劃圖、數字高程模型、衛星遙感影像數據等的元數據錄入操作。錄入界面采用表單樣式，易用、易懂。成果資料入庫提供單文件、多文件、單目錄、多目錄等多種入庫方式。斷面點入庫支持斷面點斷面信息的批量錄入。

(2) 系統功能。①數據瀏覽。數據瀏覽作為數據庫系統最基本的功能，提供豐富的多比例尺、多種類型、多時態的地理信息的可視化圖形表現，提供多種數據類型的復合表現，提供豐富的數據瀏覽工具方便快捷地對數據庫中的數據或者本地數據進行瀏覽查看。圖層順序調整:提供多種圖層順序調整方式，包括手動、按圖層類型重排、按圖層名稱重排;坐標定位:可實現坐標定位、多邊形定位、導入坐標文件進行定位;縮放到圖層:打開圖層以后，通過此功能，可實現圖層的全范圍瀏覽;縮放到圖層可見比例尺范圍:對于設置了參考比例尺的圖層，直接縮放到可見范圍;縮放到選擇集:對選擇集實現快速定位。②統計分析。統計相關屬性數據，提供靈活、通用的圖表、報表工具，如線狀圖、柱狀圖、餅圖等來對各種統計數據結果進行分析，并可對結果進行打印輸出。除此之外，該模塊還具有以下特點:統計目標可以跨一個或多個圖層;統計范圍可以任意指定，可以是全市域、單個或多個行政區、用戶自定義范圍等;可對統計的目標進行過濾，只統計圖層中用戶關注的類型;多種統計方法、靈活多樣的統計結果表達樣式;統計設定可進行保存。③數據輸出。作為數據庫系統的重要功能之一，系統提供以下輸出方式:矢量數據輸出，可輸出任意圖層、任意范圍的數據為SHP或DWG格式;柵格數據輸出，可輸出任意范圍的影像或DEM數據為圖片;地圖制圖，系統提供功能強大全面的制圖整飾功能，可自動生成圖例、十字絲等整飾元素。制圖主要提供以下輸出形式:當前窗口打印、任意矩形范圍打印、任意多邊形范圍打印、標準圖幅打印。④編輯工具箱。系統提供強大的數據編輯功能，包括基本的添加要素，刪除要素，編輯要素屬性，高級的有要素節點編輯，要素之間的拓撲操作。⑤歷史數據管理。系統可以查看所有更改時間點的數據，對不同時間點的數據可以進行對比顯示，同時支持對不同時間點數據的提取操作。⑥輔助工具。系統提供了多個輔助工具:數據投影轉換工具能將數據從某一坐標系投影到另外的坐標系下。Vct格式數據轉換工具能實現Vct數據到PGDB格式數據的互相轉換。GML格式數據轉換工具能實現GML數據與PGDB格式數據的互相轉換。

3.2 ArcSDE矢量數據入庫

(1) ArcSDE簡介。ArcSDE是空間數據與GIS程序之間的一個重要的“通路”，它是一種中間件，使用它可以將ArcGIS等程序與普通關系數據庫系統聯系起來當作一個地理數據庫使用，這些關系數據庫既包括如Access數據庫，也包括類似Ooracle和SQL Server的分布式DBMS;同時ArcSDE for Coverages系統，也可以以只讀的方式訪問諸如Coverage、Shapefile、ArcSotrm等基于文件的數據。

(2) ArcSDE空間數據的邏輯存儲結構。以要素類transformersnt為例，其組成表包括:Business Table(B表)、Feature Table(F表)、Spatial Index Table(S表)、Delta Table、The Network Tables、The Raster Data Tables。SDE主要通過用戶業務表(Business Table)、柵格列表(Raster Columns Table)、柵格表(Raster Table)、波段表(Raster Band Table)、數據塊表(Raster Blocks Table)、輔助表(Raster Auxiliary Table)6張表來實現對影像數據的存儲和管理。

(3) 入庫過程。ArcSDE將入庫的空間數據以關系數據庫表的形式存儲在DBMS中，并通過一系列的約束、關聯和觸發器等機制使空間數據能有效地存儲于DBMS中。它實現空間數據的海量存儲，并為空間數據模型的擴展和互操作打下了良好的基礎。

3.3 系統開發概述

土地利用規劃數據庫管理系統采用客戶端/服務器(C/S)的系統運行模式。采用當前流行的大型關系數據庫系統Oracle 10g作為支撐系統數據層;以Arc GIS SDE空間數據庫引擎為主體、其他中間件技術相輔的中間件技術構建系統中間層;基于Arc Engine開發包括數據入庫、數據管理與更新、信息查詢統計、數據制圖、系統維護管理等功能模塊的系統應用層。系統嚴格遵循三層體系結構，靈活運行服務器、客戶機的工作模式，達到數據入庫、質檢、管理、分析、信息提取應用的全部功能需求。系統開發中要注意的重點與難點問題是:ArcSDE版本不同造成空間索引重建的問題以及空間數據入庫問題。以空間數據入庫為例，由于入庫數據量大，而且可能是多個數據的批量入庫，而且對每個要素類還可能要單獨計算其空間索引，所以這可能是一個相當耗時的長過程，因此要將入庫進度展示在界面上。具體做法是準備2個進度條，一個進度條顯示所有要素類入庫的總進度，另一個則顯示單個要素類的入庫進度。單個要素類的要素數量如果在1 000條以上，則每1 000條調用一次IFeatureCursor的Flush方法將數據寫入數據庫。如果入庫失敗，還應該將入庫失敗的可能原因提示出來，以便用戶調整數據后重新執行入庫操作。這樣既保證了入庫的效率，又保證用戶界面的友好。

4系統建設中需要注意的幾個問題

為滿足土地規劃數據庫建設的需要，提供更為便利的操作環境，做好目前的土地利用總體規劃修編工作，數據庫建設中需要注意以下幾個問題。

(1) 土地規劃用途分類與土地利用現狀分類的轉換。現行土地規劃用途分類參照《市縣鄉三級土地利用總體規劃編制規程(2010.3)》執行，規劃數據庫的建設應解決土地分類的轉換，并可以人工調整土地分類的對應轉換關系。以現狀分類中工業用地為例，工業用地對應的規劃分類包括城鎮用地、農村居民點用地、其他獨立建設用地，其分類的對應關系應根據規程調整。

(2) 自由圖幅數據間圖斑融合。分幅數據按圖幅進行采集的，有的地類圖斑可能會跨幾幅圖，我們可以將屬于同一個村的被分幅線切斷的地類圖斑，按規劃用地范圍、地類代碼、圖塊編號等字段進行融合，形成一個圖斑，此類情況常見于開發區、園區土地利用總體規劃。將地類圖斑層數據讀取出來，選擇所屬的LOCALID、QSID、DWID(指屬于同一用地范圍)及地類代碼DLDM、圖斑編號TBBH等字段，系統會自動將按此條件下的地類圖斑進行融合，檢查無誤后進行入庫。并可以自由圖幅出圖，形成依比例尺圖幅框和制圖整飾。

(3) 分層數據間圖斑融合。分層數據間圖斑融合是指以土地利用現狀圖為工作底圖，當我們以一個圖層作為規劃圖層，疊加到現狀底圖上時，系統會自動將按此條件下的地類圖斑進行融合，檢查無誤后進行入庫。同時，在出圖時，應根據情況選擇是否顯示現狀地類，即在規劃的用地范圍內，顯示現狀的地類符號。

當前，在編制土地利用總體規劃時，更加注重與城市用地規劃、工業用地規劃等規劃的銜接，這也對土地規劃數據庫的建設提出了新的要求，數據庫的建設應更加具體地反映城市發展的思路和用地布局，及時更新數據庫的結構和信息，為保護耕地，確保建設用地有序增加，大力推進節約集約用地，保障規劃的有效實施提供更為有效的服務平臺。

主要參考文獻

[1] 梁宇哲，羅宏明，等.廣東省土地利用規劃數據庫標準建設與應用[J].廣東土地科學，2009(3).

[2] 張偉琳，葉華平，等.ArcSDE技術在土地數據庫建設中的應用[J].物流工程與管理，2009(3).